Tag Archives: efisiensi

9.12 Jenis Kotak Akustik

Loudspeaker bergerak pada satu arah menghasilkan kompresi di depannya; pada saat yang bersamaan loudspeaker juga menghasilkan dilasi di belakangnya. Kedua gelombang tersebut cenderung saling meniadakan karena kesenjangan fase, sehingga menghambat difusi gelombang akustik ke lingkungan. Hal ini bisa dihindari dengan memasang loudspeaker pada panel yang berfungsi membagi kedua gelombang sehingga gelombang eksternal bebas untuk propagasi. Sepasang loudspeaker dipasang pada salah satu dari empat sisi sebuah acoustic box atau kotak akustik yang menyegel gelombang yang dihasilkan di belakang loudspeaker sehingga tidak mengganggu gelombang eksternal.

Dengan sistem ini gelombang terdifusi tetapi inefisien, karena gelombang posterior sepenuhnya tidak tereksploitasi. Namun, energi gelombang posterior bisa dimanfaatkan untuk meningkatkan efisiensi; tiga rancangan tradisional kotak yang didesain untuk tujuan ini adalah: bass reflex box, drone cone box, dan rear horn box.

9.12.1. Bass reflex (Refleks bass)

Diagram berikut menunjukkan penampang dari kotak tipe ini:

Gambar 9.13 Skema kotak refleks bass

Karena lubang terbukanya, kotak ini berlaku sebagai resonator Helmoltz yang beresonansi pada frekuensi yang berdekatan dengan frekuensi resonansi kerucut speaker (dimensi kotak didesain sesuai keperluan) sehingga mengembalikan frekuensi yang sama dengan yang dipancarkan kerucut pada bukaan depan. Gelombang ini yang telah menjalani satu siklus di dalam kotak, tiba di bukaan dengan fase terinversi, sehingga berada dalam keseragaman fase dengan gelombang di depan kerucut dan memperkuatnya serta meningkatkan efisiensi kotak.

9.12.2. Passive cone (Kerucut pasif)

Kerucut kedua, tanpa kumparan atau magnet, dipasang di sebelah kerucut utama. Kotak disegel dan ketika kerucut utama bergerak, gelombang posterior merambat melalui udara dan membuat kerucut kedua bergerak satu fase dengan kerucut utama, sehingga meningkatkan efisiensi.

Gambar 9.14 Skema kotak kerucut pasif

9.12.3. Retroactive horn (Tanduk retroaktif)

Gelombang suara belakang melewati jalur tanduk dalam kotak dan penyamaan impedansi akustik terjadi sehingga meningkatkan efisiensi.

Gambar 9.15 Skema kotak tanduk retroaktif

Iklan

9.10 Loudspeaker Piezoelectric

Loudspeaker jenis ini memanfaatkan secara penuh sifat-sifat material tertentu yang bergetar ketika arus listrik mengalir melaluinya. Frekuensi getaran proporsional terhadap frekuensi arus yang diaplikasikan, dan dengan cara ini suara yang ditranportasi oleh sinyal listrik direproduksi. Loudspeaker piezoelectric sangat efisien dan memiliki impedansi tinggi (sehingga ideal untuk menyusun matriks loudspeaker yang terdiri dari banyak elemen yang, ketika dihubungkan secara paralel memberikan impedansi yang sama dengan loudspeaker electrodynamic pada umumnya). Loudspeaker piezoelectric juga mampu mereproduksi frekuensi sangat tinggi, sehingga sering digunakan terutama sebagai tweeter.

9.4 Efisiensi Loudspeaker

Efisiensi adalah ukuran efektif daya akustik sebuah loudspeaker. Dengan kata lain: kemampuan loudspeaker mengubah energi listrik menjadi energi akustik. Jelas semakin besar efisiensi loudspeaker, semakin besar energi listrik yang diubah menjadi energi akustik. Energi listrik yang tidak terkonversi menjadi energi akustik didisipasi sebagai panas oleh loudspeaker. Ini adalah salah satu alasan mengapa kumparan dalam ruang udara dibuat kedap udara: kehadiran udara akan menyebabkan kenaikan suhu yang lebih besar akibat disipasi energi, dan beresiko merusak kumparan.

Efisiensi bergantung kepada frekuensi, sehingga loudspeaker digunakan pada rentang frekuensi dimana efisiensi berada pada puncaknya dan hampir selalu konstan. Efisiensi loudspeaker biasanya sangat rendah, pada orde 1-2% hingga maksimum 8%.

Untuk meningkatkan efisiensi, berbagai metode digunakan bergantung kepada rentang frekuensi yang direproduksi. Pada frekuensi rendah, membran kerucut mengumpulkan udara dan menggerakkannya lebih baik daripada membran datar. Diagram berikut mengilustrasikan situasi ini:

Gambar 9.4 Perbandingan antara membran kerucut dan datar

9.4.1 Loudspeaker suspensi pneumatic

Untuk loudspeaker dengan frekuensi rendah, efisiensi ternyata sangat rendah dikarenakan suspensi elastik sangat memperlambat osilasi untuk mencegah reproduksi suara tak diinginkan. Loudspeaker suspensi pneumatic digunakan untuk meningkatkan efisiensi. Dalam kasus ini, loudspeaker dipasang pada wadah kedap udara dan sifat “memperlambat” pada material yang menggabungkan membran dengan loudspeaker dihilangkan, yang terjadi akibat pemulihan variasi tekanan yang dihasilkan osilasi membran. Dengan kata lain, mengingat area belakang membran kedap udara, gerakan membran memicu variasi tekanan internal yang dipulihkan oleh kantung udara. Hal ini memungkinkan pergerakan membran yang lebih besar sehingga meningkatkan efisiensi.

9.4.2 Loudspeaker terompet akustik

Untuk meningkatkan efisiensi loudspeaker yang mereproduksi frekuensi tinggi, loudspeaker dipasang pada dasar sebuah saluran berbentuk terompet, seperti dalam gambar berikut:

Gambar 9.5 Loudspeaker horn

Pada cara ini, terjadi impedance matching (penyeragaman impedansi) akustik. Tanpa terompet, membran berhubungan dengan permukaan udara yang secara teori jauh lebih besar daripada membran itu sendiri, dan ini menghasilkan dispersi energi akustik ke segala arah. Sedangkan dengan terompet, membran berhubungan dengan permukaan udara yang mirip dengan permukaannya sendiri. Lapisan udara pertama (yang memiliki permukaan sedikit lebih besar daripada membran), berhubungan dengan lapisan udara berikutnya, yang dikarenakan bentuk terompet, sedikit lebih besar daripada lapisan sebelumnya, dan seterusnya. Dengan seperti ini, udara bergerak secara progresif dari satu lapisan ke lapisan lainnya. Energi akustik tersalurkan dengan baik, dan menghindari dispersi. Ada berbagai bentuk terompet, masing-masing dengan karakteristiknya sendiri, tetapi dengan prinsip fungsi yang sama. Dengan sistem ini, efisiensi bisa meningkat hingga 30%

Selain meningkatkan efisiensi sistem, sistem ini juga digunakan untuk mengarahkan frekuensi tinggi, yang bergantung kepada arah difusi.